液体静压转台技术综述

综述了液体静压转台技术的研究现状;从回转工作台结构、规格、回转精度、承载能力、刚性、热稳定性等方面逐一分析和评述了各因素对静压转台关键功能特性的影响规律;最后对静压转台技术的未来发展趋势进行了预测和展望.     

基于CFD的深浅腔液体动静压轴承承载特性研究

针对工程上常用的雷诺方程假设条件较多,计算精度尚不能满足高速精密轴承设计需要的局限,采用基于N-S方程的CFD软件研究了深浅腔液体动静压轴承工作参数和结构参数对轴承刚度、流量和温升的影响规律,并对轴承刚度进行了实验研究。经理论与实验分析证实,轴承刚度理论值与实测值两者吻合较好,从而证实了基于CFD软件分析结果的可靠性和分析方法的可行性。     

利用机电耦合模型研究自同步振动机械的动力学特性

首次提出了利用机电耦合模型研究自同步振动机械的动力学特性的方法。对几类典型动态过程的数值分析表明，建立的振动机械时机电耦合模型比传统的机械振动模型更符合实际，具有再现各种复杂就态过程的能力。     

工程陶瓷超高速磨削过程的动力学特性分析

在设计转速为314 m/s的超高速磨削试验台上, 比较研究了氧化锆和氧化铝材料在不同磨削条件下的磨削过程,得到了如下主要研究结果:(1)不能单以振动强度大小判断磨削过程的稳定性和工件表面磨削质量的优劣,而需要结合陶瓷材料力学性能、材料去除机理、砂轮磨粒和接触刚度等因素综合考虑;(2)磨削过程可激发机床的高阶固有频率模态振动;该振动频率远高于主轴转动频率,且与主轴转频无明显的倍速关系;(3)在较低速度时,由于磨削粘性及电动机低速转矩特性原因,磨削过程可能不稳定,从而导致工件表面质量下降;随着砂轮线速度的增加,强迫振动占主导地位,但由于砂轮动平衡精度高,实际振幅小,磨削过程稳定,工件表面质量反而提高;当磨削速度进一步提高时,受机床结构刚度的限制,工件表面质量又呈下降趋势.     

液体动静压电主轴关键技术综述

液体动静压主轴以其高回转精度、高动态刚度、高阻尼减振性和长寿命等性能优势,在高速精密机床领域获得广泛应用,但进一步适应超高速超精密加工需要,发展成为将机床主轴与高速电动机功能从结构上融为一体的液体动静压电主轴,还需解决高速化和结构集成化带来的轴承温升控制和电机性能优化等技术难题,需进一步从机理层面研究轴承特性和电动机高频电磁损耗等科学问题.因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结.回顾液体动静压机床主轴轴承技术的发展历史;从轴承油腔结构、节流器、轴颈偏斜、轴瓦弹性变形、轴承副表面形貌、液体惯性效应、热效应、润滑介质可压缩性及非牛顿特性、水润滑动静压轴承等方面,对影响液体动静压电主轴轴承特性的关键技术进行逐一分析和评述;从高速电主轴对电动机几何特性、转速-力矩特性、热特性、振动及噪声特性的要求等角度,全面评述电动机性能的电磁参数设计方法、电磁损耗机理及计算方法和电磁损伤故障防治技术;具体分析动静压电主轴整机特性优化中的关键技术难题;对液体动静压电主轴技术的未来发展趋势进行预测和展望.     

PWM高频电主轴润滑油膜的电磁损伤机理

高速精密电主轴是高速加工机床的核心功能部件,其性能的高低直接影响着高速机床的整体发展水平.目前电主轴实现高速化主要采用PWM变频调速技术,但是该技术的应用也带来了突出的负面影响-导致轴承润滑油膜电磁损伤故障.本文建立了PWM调速电主轴润滑油膜电磁损伤故障的物理模型,揭示了变流技术诱发油膜电磁损伤故障的机理,指出了抑制电磁损伤故障的方法和途径.     

超高速磨削SPWM电主轴系统机电耦合振动的瞬态特性研究

超高速磨削相比于普通磨削具有效率高、表面质量好，可实现难加工材料的精密加工等优点，但是随着砂轮线速度的提高，高速电主轴和高频变频哭的应用越来越广泛，高频高频哭、电主轴、砂轮及磨削载荷之间的机电耦合振动对磨削系统的稳定性和磨削质量的影响越来越显著，因此有必要进行深入的机理研究。为揭示超高速磨削SPWM砂轮电主轴系统的机电耦合振动规律，本文建立了SPWM电压源逆变器供电的砂轮主轴系统的机电耦合数学模型，利用该模型对超高速磨削SPWM砂轮电主轴系统的启动、升速及加入磨削力等瞬变过程进行了数值仿真研究。研究结果表明，该模型能有效地反映SPWM砂轮电主轴系统的机电参数之间的相互影响规律，可以作为超高速砂轮主轴系统研究机电耦合振动的防治和磨削参数的优化的基础；高次谐波电压是诱发超高速磨削机电耦合振动的主要因素；磨削力加载的冲击对横振的影响大于扭振。     

高速精密主轴轴承热特性的计算及分析

轴承的发热变形是影响高速精密主轴系统刚度和加工精度的重要因素。本文采用节点网络法，对以电主轴轴承、主轴、轴承座为一体的系统建立了温度场计算模型，求出了系统各关键节点的温升情况，分析了转速、切削力、润滑方式等因素对节点温度的影响，得出了若干有意义的结论。     

工程陶瓷材料高效深磨的试验研究

针对如何提高工程陶瓷加工效率,改善陶瓷零件的表面质量这一问题,对氧化锆、氮化硅和氧化铝三种陶瓷材料进行高效深磨的试验研究.单位砂轮宽度磨除率达120mm3/(mm·s),最大磨削深度为6mm.在此试验的基础上,对不同砂轮线速度、磨削深度和工件进给速度对陶瓷材料的磨削表面状况、磨削力、比磨削能和去除方式的影响进行研究.结果表明:随着砂轮线速度增加,磨削深度减小,将导致最大未变形切削厚度减小,单位面积磨削力减小,比磨削能增加,磨削表面的塑性痕迹增加,脆性断裂痕迹减少.在陶瓷材料的高速超高速磨削中采用较大切深,能提高磨削效率且表面质量变化不大.     

偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法

针对液体静压转台在承受偏载运行时,转台上下导轨面易发生刮擦的现象,为解决传统解析计算方法难以建立偏载静压转台转动状态下承载力及倾覆力矩数学模型,且传统CFD计算方法无法实现对几何边界运动变化的流体域进行建模计算的难题,提出偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法。该方法采用自定义程序实现对静压转台旋转时油膜形态变化的控制;利用弹簧光顺模型更新因转台倾斜方向改变引起的油膜网格变形;将油膜旋转动边界转换为静止边界,有效避免转台旋转引起的网格畸变。采用该方法进行计算,能利用同一模型实现对不同油膜厚度、不同倾斜位移率的油膜进行仿真,避免重复建模,提高了计算效率;能形象再现油膜三维流场压力分布的动态变化过程,计算结果体现了转台运动对流场分布的影响,更贴近工程实际。利用所提出的方法对国产某典型静压转台的承载力及倾覆力矩进行计算,并建立静压转台试验系统,对偏载静压转台进行试验研究。试验数据与动网格方法计算结果的对比分析表明,两者基本吻合,证实所提出的偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法有效。